на нашей памяти несколько десятилетий. И до
сих пор он остаётся абсолютно незыблемым.
И я хочу сказать, что это не только причина трудностей, на самом деле. Може
т быть, слава богу, что есть эта трудность в отыскании энергии. Гравитация
действительно глобальна. Но раз мы согласились, что гравитационная масс
а связана с инертной и она фактически тоже является геометрическим мери
лом, некой сущностью, то ясно, что и глобальное пространство Ц тут опять,
боюсь, я вернусь к принципу Маха, Ц и глобальное наше пространство-время
, оно обязано быть образовано какой-то массой, то есть гравитационным пол
ем.
А.П. Да, конечно, правильнее назвать это не трудностью, а особен
ностью гравитационной теории.
В.Л. Да, это может быть какая-то поразительная загадка, которую
использовал Эйнштейн, но которая на самом деле до конца ещё и не разгадан
а.
А.Г. А как это согласуется Ц простите, что я вмешиваюсь, с набл
юдаемым в последние годы фактом, что Вселенная не просто расширяется, не
представляет из себя сферу, а расширяется с ускорением?
А.П. Мы к этому перейдём.
В.Л. Вот мы как раз хотели, вообще говоря, потихонечку идти к эт
ому. Если вы не против, чуть попозже вернёмся к этому вопросу. Просто чтобы
не запутывать наших зрителей. Этот вопрос неизбежно всплывёт.
А.П. А пока мы попытаемся вернуться к проблемам определения э
нергии в общей теории относительности. Потому что всё-таки во многих зад
ачах её необходимо определять. Нужно сказать, что для любой теории всё-та
ки основными являются уравнения, а уже из уравнения можно построить каки
е-то законы сохранения, можно сказать, что уравнения выводятся из действ
ия. Главное в теории Ц уравнение. Вот в общей теории относительности ест
ь уравнения и будем на них опираться.
Итак, многие задачи всё-таки требуют определения энергии. Поскольку она
как-то себя проявляет, то этот момент мы должны как-то развивать. Я эту осо
бенность назвал трудностью. Так вот, из чего проистекает эта особенность
? Вернёмся к этому. Математически она проистекает из того, что в общей теор
ии относительности нет той самой решётки, относительно которой мы можем
построить некий математический комплекс, который мы назовём энергией, и
ли импульсом.
Давайте введём эту решётку: можно пространство Минковского, а можно любо
е другое фиксированное, известное пространство-время, относительно кот
орого мы всё будем измерять. Оказывается, что если мы рассматриваем общи
й случай, то мы можем различным образом ввести вот такие фоновые простра
нство-время. Это не очень хорошо. Однако спасает то, что многие задачи, в ко
торых используется общая теория относительности, они как бы сами по себе
предполагают, что какое-то фоновое пространство-время существует. Прич
ём реально, физически. В том же самом эксперименте по детектированию гра
витационных волн что предполагается? Предполагается, что будут измерят
ься возмущения гравитационного поля, возмущения метрических потенциал
ов относительно плоского пространства-времени, поскольку эти гравитац
ионные волны очень слабы, а пространство в земных лабораториях, где и буд
ут детектироваться эти волны, вполне можно физически аппроксимировать
пространством Минковского. Поэтому всё рассчитывается относительно эт
ого фиксированного пространства-времени.
Другой пример, где уже физически задаётся фоновое пространство-время Ц
это космологические задачи. В очень большом их числе рассматривается во
змущение на фоне космологических решений Фридмана, Де Ситтера, каких-то
их вариаций. А что такое космологическое решение? Это тоже физическая ре
альность. Это некое усреднение, которое получается из астрофизических н
аблюдений.
Третий пример, в котором можно использовать фон, это решение вокруг реля
тивистских объектов типа нейтронной звезды или «чёрной дыры». В данном с
лучае тоже сам центр определяет ту геометрию, на которой рассматриваетс
я возмущение. Тоже физическая реальность, и вполне разумно рассматриват
ь возмущение относительно этой физической реальности, этой геометрии.
Одна из моделей, которая очень хорошо изучена, Ц это модель островной си
стемы. Что такое островная система? Можно представить звезду, тяготеющий
центр, и далеко-далеко от этой звезды ничего нет. То есть где-то на бесконе
чности можно пространство аппроксимировать Минковским. То есть в центр
е звезда «продавливает», будем так говорить, пространство сильно, а чем д
альше мы удаляемся, тем этот прогиб становится меньше, и дальше можно счи
тать, что уже есть пространство Минковского и что есть на фоне пространс
тва Минковского только некоторые возмущения.
Такая простая модель исследовалась очень долго, всякие тонкие структур
ы этой модели исследуется до сих пор. И не так давно была доказана теорема
не так давно, по сравнению с возрастом общей теории относительности Ц в
начале 80-х. Доказана, казалось бы, простая теорема, что такая система вся вм
есте имеет положительную энергию. Вот мы её окружим какой-то сферой очен
ь удалённой Ц такая энергия положительна. А если тяготеющий центр исчез
нет, то энергия превратится в ноль. Но это оказалось очень сложной задаче
й математической физики. Так называемая теорема положительности энерг
ии.
В.Л. Кстати, я хочу вернуться к гравитационным волнам, я немнож
ко тоже этим увлекался в своих научных исследованиях.
Большой класс теорий, которые развиваются оппонентами общей теории отн
осительности, предсказывают отсутствие гравитационных волн. И как Алек
сандр Николаевич в начале уже сказал, мы косвенно уже видим излучение гр
авитационных волн, но, как говорится, оппоненты могут всегда что-то такое
придумать в этом случае, так что все ждут прямого детектирования.
Такое детектирование ожидалось несколько лет назад, когда вступили в ст
рой, буквально год назад, в Соединённых Штатах два гигантских интерфером
етра, где-то размером 4 на 4 километра.
Вообще, история удивительным образом замыкается. Когда-то специальная т
еория относительности связывалась с опытом Майкельсона-Морли, с интерф
ерометром Майкельсона, и сейчас этот же интерферометр пытаются использ
овать для открытия гравитационных волн. Его плечи в поле гравитационной
волны начинают смещаться друг относительно друга; и там ещё есть луч, бег
ающий между зеркалами, соответственно, будет меняться интерференционн
ая картинка.
И мы, собственно говоря, последние год-два уже ждали открытия; мы, астрофи
зики, например, предсказывали, что такое открытие должно было быть на том
определённом уровне чувствительности, которого обещали.
Я напомню, что это один из самых дорогих физических экспериментов ХХ и те
перь уже ХХI века Ц около полмиллиарда долларов было, как говорится, зары
то в землю.
И, к сожалению, вот этот момент никак не наступит. Дело в том, что техническ
и удержать зеркала очень сложно. Идея состоит в том, чтобы заметить смеще
ние на одну тысячную размера ядра атома, смещение зеркал, расположенных
на расстоянии 4-х километров. Это совершенно новая технология. Это повыше
ние точности на два-три порядка, такой скачок сделать оказалось очень тр
удно. Вот сейчас стоит именно проблема удержания зеркал с точностью до т
акого размера. Мы должны удерживать каждое зеркало, грубо говоря, с точно
стью до одной тысячной ядра атома, а там в каждом зеркале миллиарды этих а
томов. И они тёплые, они греются, двигаются и так далее.
Но тем не менее, я думаю, что этот вопрос будет рано или поздно решён, я не со
мневаюсь, что гравитационные волны будут открыты всё-таки в ближайшие н
есколько лет.
А.П. Это будет ещё один аргумент в пользу общей теории относит
ельности.
В.Л. Ещё один удар, да.
А.Г. Но, если применяется настолько уникальный инструмент с т
акой точностью измерения, как проверить результаты, полученные на таком
инструменте? Ведь второго такого нет.
В.Л. Во-первых, я хочу сказать, что таких инструментов строится
несколько. Такие инструменты построены в Японии, в Италии, в Германии, и в
Соединённых Штатах два инструмента сразу строятся. И физики, особенно се
йчас, когда они столкнулись с проблемой удержания стабильности этого ин
терферометра, они пошли на сотрудничество. Перед этим была некая конкуре
нция в надежде на выигрыш Нобелевской премии, но вот сейчас через нескол
ько лет довольно трудных и тяжёлых, это действительно очень сложная техн
ическая задача, люди пошли на кооперацию. Ясно, что только независимое де
тектирование на нескольких интерферометрах позволит подтвердить откр
ытие гравитационных волн.
Более того, я думаю, что это одновременно будет открытие и «чёрных дыр», на
стоящее открытие. Потому что по расчётам, которые мы проводим в институт
е долгое время, оказывается, что в первую очередь такие интерферометры д
олжны регистрировать именно столкновение «чёрных дыр» или «чёрных дыр
» с нейтронными звёздами Ц это не столь важно. Это самые мощные сигналы и
самые вероятные сигналы, которые будут обнаружены. И одновременно, вообщ
е говоря, я немножко в сторону увлекаюсь я хочу сказать, что никогда в физи
ке не было такого события, когда в одном эксперименте сразу было открыто
или подтверждено существование двух сущностей Ц «чёрных дыр» и гравит
ационных волн.
И я думаю, что для победы, окончательной победы геометрической теории гр
авитации и теории Эйнштейна, конечно, это будет очень важным событием.
А.П. Нужно завершить, наверное, вопрос об определении энергии
в общей теории относительности? Поскольку число задач, в которых этот фи
ксированный фон может участвовать, возрастает, и точность очень сильно в
озрастает, то возникает необходимость в построении единого подхода для
таких задач. И такой подход был разработан, это так называемая «полевая ф
ормулировка общей теории относительности».
Это совершенно та же самая общая теория относительности, только перефор
мулированная в удобном виде, чтобы решать какие-то определённые задачи.
Её преимущество ещё и в том, что решение задач с её использованием может б
ыть доведено до любой точности, которая необходима. Обычно исследовател
и ограничиваются линейным приближением, а в космологии возникает необх
одимость исследовать и квадратичное, и кубическое…
В.Л. Но всё-таки, это приёмы или это реальная физическая теория
?
А.П. Нет, это общая теория относительности.
В.Л. По содержанию?
А.П. По содержанию Ц общая теория относительности. А как форм
улировка это некий приём, который позволяет решать некоторые задачи.
В.Л. Кстати, первый полевой теорией гравитации была теория Нь
ютона. До Эйнштейна, до ХХ века все силы были равноправны: гравитация, элек
тромагнтизим. Потом мы узнали о ядерных силах и так далее. Но в принципе, о
ни все выступали одинаково на поле некоего плоского пространства-време
ни. Что сделал фактически Эйнштейн… Кстати, нельзя сказать, что он был пер
вым, кто говорил о геометрической теории гравитации. Я бы здесь упомянул
в первую очередь, конечно, Лобачевского, которого мы часто помним как вел
икого математика и геометра, но, если почитать внимательно его работы, он
всегда понимал, что речь пойдёт о физике, что его новая геометрия обязате
льно приведёт к перевороту в физике.
Потом было много работ предшественников этой теории ещё в 19-ом веке. Так с
казать, не из пустоты всё это появлялось. Но, тем не менее, то, о чём говорит
Александр Николаевич, Ц это некий ренессанс полевого подхода, вернее, п
опытка уравнять все взаимодействия, все физические взаимодействия.
А.Г. Единая теория, о которой так долго говорили большевики…
В.Л. Является ли гравитация выделенным взаимодействием или н
е является всё-таки?
А.П. Я уже попытался сказать, что она является выделенной. Пото
му что этот самый фон физический, если мы его без всяких приближений расс
матриваем, его определить нельзя.
В.Л. Есть некие вещи, которые всё-таки непреодолимы в полевых т
еориях.
А.П. Да. Но, кстати, её мощь можно увидеть на одном примере очень
интересном. Опять же, если мы вернёмся к замкнутой Вселенной, которая опи
сывается трехмерной сферой, то можно на самом деле показать, что её энерг
ия, импульс и все остальные сохраняющиеся величины Ц ноль, как и должно б
ыть для замкнутого мира. С помощью полевой теории этот замкнутый мир рас
сматривается просто как некое гравитационное поле, расположенное в пло
ском бесконечном пространстве Минковского. Она обладает таким свойств
ом, и, в общем-то, так и должно быть, то есть это соответствует истине.
Но раз мы к космологической модели вернулись, может, мы вернёмся как раз к
космологической постоянной…
В.Л. Да, и всё-таки… Я начал с принципа Маха и чётко сказал, что с
овременное научное сообщество его отвергает. Правда, не хорошо говорить
«современное сообщество». Когда-то в советское время было модно говорит
ь, что Ньютон кому-то сказал, что «я в гипотезе Бога не нуждаюсь»; вот так же
сейчас современные релятивисты говорят, что «мы не нуждаемся в принципе
Маха». Вот как не удивительно, каким-то хитрым боком этот принцип Маха вс
ё-таки заставляет о себе говорить снова и снова. И сейчас это связано в пе
рвую очередь с тем, о чём вы говорили. С тем, что в последние годы открыто ус
коренное расширение Вселенной.
И это ускоренное расширение Вселенной можно интерпретировать на самом
деле так, что космическая пустота на самом деле заполнена некоей энергие
й, обладающей антигравитационными свойствами. Причём заполнена по совр
еменным данным фактически на 70 процентов, то есть она превалирует. Мы живё
м в мире, состоящем из этой энергии космического вакуума.
Я хочу сказать, что если мы вернёмся ко времени создания общей теории отн
осительности, то мы увидим, что эта ситуация является не новой для общей т
еории относительности. На самой заре создания общей теории относительн
ости, когда Эйнштейн, пытаясь воплотить принцип Маха, создал геометричес
кую теорию гравитации, он начал искать, каким образом ему можно инерцион
ные свойства тел объяснить гравитирующим действием неких удалённых ма
сс.
И он быстро, очень быстро столкнулся с трудностями. Потому что эти массы, к
огда он их располагал на каком-то расстоянии, даже на очень большом, Ц он
и начинали динамически то расширяться, то сжиматься. И вдруг он заметил, ч
то, оказывается, в его теории есть некая свобода, туда можно добавить неки
й «лямбда-член» так называемый. Когда-то мой учитель и наш общий учитель
Яков Борисович Зельдович говорил, что это джин, выпущенный из бутылки, и д
олгое время никак его не могли обратить в ноль. Так вот, этот космологичес
кий член фактически является той самой энергией вакуума. Его можно интер
претировать как энергию пустоты. И если сейчас мы вернёмся обратно в 2003-й г
од и увидим, что вся Вселенная контролируется отрицательной энергией ва
куума, то мы должны сказать: «Так пустоты-то нет на самом деле». И Эйнштейн,
и, кстати, Де Ситтер, который впервые открыл Вселенную, заполненную такой
пустотой, он как раз и говорил: «Зачем вам эти удалённые массы, которые обе
спечивают инерцию, которая наконец разрешает спор между двумя наблюдат
елями, сидящими на двух шарах, так сказать?». Он говорил: «Вот есть энергия
пустоты Ц возьмите её…»
Я как раз некоторое время назад выдвинул такую как бы совсем крайнюю точ
ку зрения, что эта отрицательная энергия вакуума или «лямбда-член» долж
на не качественно, а количественно определять массу тел, массу элементар
ных частиц. Собственно, это реанимация принципа Маха на современном уров
не.
Наблюдения показывают, что нет пустоты. В том смысле, в котором она понима
лась в 19-м веке: Вселенная есть пустота, заполненная энергией. И последние
открытия, они, по-видимому, оставляют открытым и вопрос о том, так прав был
Мах или нет? Вот такая ситуация сейчас с этим делом.
А.П. В связи с этим «лямбда-членом» остаётся проблема. Ведь ква
нтовая теория предсказывает, что он должен быть очень большим, верно? А на
самом деле то, что наблюдается, очень малая величина. Почему это происход
ит? Это остаётся открытым вопросом.
В.Л. Вот прекрасное замечание. Да, есть противоречия на соврем
енном уровне. Как мы теперь понимаем, впервые пустоту начал заполнять Эй
нштейн, который хотел объяснить инерцию кривым пространством-временем.
Есть работы, где он просто пытался из кривизны пространства-времени пол
учить массу и инерцию, они были безуспешными. Но потом появилась новая на
ука, которая тоже начала заполнять пустоту, она появилась позже, это наук
а Ц квантовая механика.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
сих пор он остаётся абсолютно незыблемым.
И я хочу сказать, что это не только причина трудностей, на самом деле. Може
т быть, слава богу, что есть эта трудность в отыскании энергии. Гравитация
действительно глобальна. Но раз мы согласились, что гравитационная масс
а связана с инертной и она фактически тоже является геометрическим мери
лом, некой сущностью, то ясно, что и глобальное пространство Ц тут опять,
боюсь, я вернусь к принципу Маха, Ц и глобальное наше пространство-время
, оно обязано быть образовано какой-то массой, то есть гравитационным пол
ем.
А.П. Да, конечно, правильнее назвать это не трудностью, а особен
ностью гравитационной теории.
В.Л. Да, это может быть какая-то поразительная загадка, которую
использовал Эйнштейн, но которая на самом деле до конца ещё и не разгадан
а.
А.Г. А как это согласуется Ц простите, что я вмешиваюсь, с набл
юдаемым в последние годы фактом, что Вселенная не просто расширяется, не
представляет из себя сферу, а расширяется с ускорением?
А.П. Мы к этому перейдём.
В.Л. Вот мы как раз хотели, вообще говоря, потихонечку идти к эт
ому. Если вы не против, чуть попозже вернёмся к этому вопросу. Просто чтобы
не запутывать наших зрителей. Этот вопрос неизбежно всплывёт.
А.П. А пока мы попытаемся вернуться к проблемам определения э
нергии в общей теории относительности. Потому что всё-таки во многих зад
ачах её необходимо определять. Нужно сказать, что для любой теории всё-та
ки основными являются уравнения, а уже из уравнения можно построить каки
е-то законы сохранения, можно сказать, что уравнения выводятся из действ
ия. Главное в теории Ц уравнение. Вот в общей теории относительности ест
ь уравнения и будем на них опираться.
Итак, многие задачи всё-таки требуют определения энергии. Поскольку она
как-то себя проявляет, то этот момент мы должны как-то развивать. Я эту осо
бенность назвал трудностью. Так вот, из чего проистекает эта особенность
? Вернёмся к этому. Математически она проистекает из того, что в общей теор
ии относительности нет той самой решётки, относительно которой мы можем
построить некий математический комплекс, который мы назовём энергией, и
ли импульсом.
Давайте введём эту решётку: можно пространство Минковского, а можно любо
е другое фиксированное, известное пространство-время, относительно кот
орого мы всё будем измерять. Оказывается, что если мы рассматриваем общи
й случай, то мы можем различным образом ввести вот такие фоновые простра
нство-время. Это не очень хорошо. Однако спасает то, что многие задачи, в ко
торых используется общая теория относительности, они как бы сами по себе
предполагают, что какое-то фоновое пространство-время существует. Прич
ём реально, физически. В том же самом эксперименте по детектированию гра
витационных волн что предполагается? Предполагается, что будут измерят
ься возмущения гравитационного поля, возмущения метрических потенциал
ов относительно плоского пространства-времени, поскольку эти гравитац
ионные волны очень слабы, а пространство в земных лабораториях, где и буд
ут детектироваться эти волны, вполне можно физически аппроксимировать
пространством Минковского. Поэтому всё рассчитывается относительно эт
ого фиксированного пространства-времени.
Другой пример, где уже физически задаётся фоновое пространство-время Ц
это космологические задачи. В очень большом их числе рассматривается во
змущение на фоне космологических решений Фридмана, Де Ситтера, каких-то
их вариаций. А что такое космологическое решение? Это тоже физическая ре
альность. Это некое усреднение, которое получается из астрофизических н
аблюдений.
Третий пример, в котором можно использовать фон, это решение вокруг реля
тивистских объектов типа нейтронной звезды или «чёрной дыры». В данном с
лучае тоже сам центр определяет ту геометрию, на которой рассматриваетс
я возмущение. Тоже физическая реальность, и вполне разумно рассматриват
ь возмущение относительно этой физической реальности, этой геометрии.
Одна из моделей, которая очень хорошо изучена, Ц это модель островной си
стемы. Что такое островная система? Можно представить звезду, тяготеющий
центр, и далеко-далеко от этой звезды ничего нет. То есть где-то на бесконе
чности можно пространство аппроксимировать Минковским. То есть в центр
е звезда «продавливает», будем так говорить, пространство сильно, а чем д
альше мы удаляемся, тем этот прогиб становится меньше, и дальше можно счи
тать, что уже есть пространство Минковского и что есть на фоне пространс
тва Минковского только некоторые возмущения.
Такая простая модель исследовалась очень долго, всякие тонкие структур
ы этой модели исследуется до сих пор. И не так давно была доказана теорема
не так давно, по сравнению с возрастом общей теории относительности Ц в
начале 80-х. Доказана, казалось бы, простая теорема, что такая система вся вм
есте имеет положительную энергию. Вот мы её окружим какой-то сферой очен
ь удалённой Ц такая энергия положительна. А если тяготеющий центр исчез
нет, то энергия превратится в ноль. Но это оказалось очень сложной задаче
й математической физики. Так называемая теорема положительности энерг
ии.
В.Л. Кстати, я хочу вернуться к гравитационным волнам, я немнож
ко тоже этим увлекался в своих научных исследованиях.
Большой класс теорий, которые развиваются оппонентами общей теории отн
осительности, предсказывают отсутствие гравитационных волн. И как Алек
сандр Николаевич в начале уже сказал, мы косвенно уже видим излучение гр
авитационных волн, но, как говорится, оппоненты могут всегда что-то такое
придумать в этом случае, так что все ждут прямого детектирования.
Такое детектирование ожидалось несколько лет назад, когда вступили в ст
рой, буквально год назад, в Соединённых Штатах два гигантских интерфером
етра, где-то размером 4 на 4 километра.
Вообще, история удивительным образом замыкается. Когда-то специальная т
еория относительности связывалась с опытом Майкельсона-Морли, с интерф
ерометром Майкельсона, и сейчас этот же интерферометр пытаются использ
овать для открытия гравитационных волн. Его плечи в поле гравитационной
волны начинают смещаться друг относительно друга; и там ещё есть луч, бег
ающий между зеркалами, соответственно, будет меняться интерференционн
ая картинка.
И мы, собственно говоря, последние год-два уже ждали открытия; мы, астрофи
зики, например, предсказывали, что такое открытие должно было быть на том
определённом уровне чувствительности, которого обещали.
Я напомню, что это один из самых дорогих физических экспериментов ХХ и те
перь уже ХХI века Ц около полмиллиарда долларов было, как говорится, зары
то в землю.
И, к сожалению, вот этот момент никак не наступит. Дело в том, что техническ
и удержать зеркала очень сложно. Идея состоит в том, чтобы заметить смеще
ние на одну тысячную размера ядра атома, смещение зеркал, расположенных
на расстоянии 4-х километров. Это совершенно новая технология. Это повыше
ние точности на два-три порядка, такой скачок сделать оказалось очень тр
удно. Вот сейчас стоит именно проблема удержания зеркал с точностью до т
акого размера. Мы должны удерживать каждое зеркало, грубо говоря, с точно
стью до одной тысячной ядра атома, а там в каждом зеркале миллиарды этих а
томов. И они тёплые, они греются, двигаются и так далее.
Но тем не менее, я думаю, что этот вопрос будет рано или поздно решён, я не со
мневаюсь, что гравитационные волны будут открыты всё-таки в ближайшие н
есколько лет.
А.П. Это будет ещё один аргумент в пользу общей теории относит
ельности.
В.Л. Ещё один удар, да.
А.Г. Но, если применяется настолько уникальный инструмент с т
акой точностью измерения, как проверить результаты, полученные на таком
инструменте? Ведь второго такого нет.
В.Л. Во-первых, я хочу сказать, что таких инструментов строится
несколько. Такие инструменты построены в Японии, в Италии, в Германии, и в
Соединённых Штатах два инструмента сразу строятся. И физики, особенно се
йчас, когда они столкнулись с проблемой удержания стабильности этого ин
терферометра, они пошли на сотрудничество. Перед этим была некая конкуре
нция в надежде на выигрыш Нобелевской премии, но вот сейчас через нескол
ько лет довольно трудных и тяжёлых, это действительно очень сложная техн
ическая задача, люди пошли на кооперацию. Ясно, что только независимое де
тектирование на нескольких интерферометрах позволит подтвердить откр
ытие гравитационных волн.
Более того, я думаю, что это одновременно будет открытие и «чёрных дыр», на
стоящее открытие. Потому что по расчётам, которые мы проводим в институт
е долгое время, оказывается, что в первую очередь такие интерферометры д
олжны регистрировать именно столкновение «чёрных дыр» или «чёрных дыр
» с нейтронными звёздами Ц это не столь важно. Это самые мощные сигналы и
самые вероятные сигналы, которые будут обнаружены. И одновременно, вообщ
е говоря, я немножко в сторону увлекаюсь я хочу сказать, что никогда в физи
ке не было такого события, когда в одном эксперименте сразу было открыто
или подтверждено существование двух сущностей Ц «чёрных дыр» и гравит
ационных волн.
И я думаю, что для победы, окончательной победы геометрической теории гр
авитации и теории Эйнштейна, конечно, это будет очень важным событием.
А.П. Нужно завершить, наверное, вопрос об определении энергии
в общей теории относительности? Поскольку число задач, в которых этот фи
ксированный фон может участвовать, возрастает, и точность очень сильно в
озрастает, то возникает необходимость в построении единого подхода для
таких задач. И такой подход был разработан, это так называемая «полевая ф
ормулировка общей теории относительности».
Это совершенно та же самая общая теория относительности, только перефор
мулированная в удобном виде, чтобы решать какие-то определённые задачи.
Её преимущество ещё и в том, что решение задач с её использованием может б
ыть доведено до любой точности, которая необходима. Обычно исследовател
и ограничиваются линейным приближением, а в космологии возникает необх
одимость исследовать и квадратичное, и кубическое…
В.Л. Но всё-таки, это приёмы или это реальная физическая теория
?
А.П. Нет, это общая теория относительности.
В.Л. По содержанию?
А.П. По содержанию Ц общая теория относительности. А как форм
улировка это некий приём, который позволяет решать некоторые задачи.
В.Л. Кстати, первый полевой теорией гравитации была теория Нь
ютона. До Эйнштейна, до ХХ века все силы были равноправны: гравитация, элек
тромагнтизим. Потом мы узнали о ядерных силах и так далее. Но в принципе, о
ни все выступали одинаково на поле некоего плоского пространства-време
ни. Что сделал фактически Эйнштейн… Кстати, нельзя сказать, что он был пер
вым, кто говорил о геометрической теории гравитации. Я бы здесь упомянул
в первую очередь, конечно, Лобачевского, которого мы часто помним как вел
икого математика и геометра, но, если почитать внимательно его работы, он
всегда понимал, что речь пойдёт о физике, что его новая геометрия обязате
льно приведёт к перевороту в физике.
Потом было много работ предшественников этой теории ещё в 19-ом веке. Так с
казать, не из пустоты всё это появлялось. Но, тем не менее, то, о чём говорит
Александр Николаевич, Ц это некий ренессанс полевого подхода, вернее, п
опытка уравнять все взаимодействия, все физические взаимодействия.
А.Г. Единая теория, о которой так долго говорили большевики…
В.Л. Является ли гравитация выделенным взаимодействием или н
е является всё-таки?
А.П. Я уже попытался сказать, что она является выделенной. Пото
му что этот самый фон физический, если мы его без всяких приближений расс
матриваем, его определить нельзя.
В.Л. Есть некие вещи, которые всё-таки непреодолимы в полевых т
еориях.
А.П. Да. Но, кстати, её мощь можно увидеть на одном примере очень
интересном. Опять же, если мы вернёмся к замкнутой Вселенной, которая опи
сывается трехмерной сферой, то можно на самом деле показать, что её энерг
ия, импульс и все остальные сохраняющиеся величины Ц ноль, как и должно б
ыть для замкнутого мира. С помощью полевой теории этот замкнутый мир рас
сматривается просто как некое гравитационное поле, расположенное в пло
ском бесконечном пространстве Минковского. Она обладает таким свойств
ом, и, в общем-то, так и должно быть, то есть это соответствует истине.
Но раз мы к космологической модели вернулись, может, мы вернёмся как раз к
космологической постоянной…
В.Л. Да, и всё-таки… Я начал с принципа Маха и чётко сказал, что с
овременное научное сообщество его отвергает. Правда, не хорошо говорить
«современное сообщество». Когда-то в советское время было модно говорит
ь, что Ньютон кому-то сказал, что «я в гипотезе Бога не нуждаюсь»; вот так же
сейчас современные релятивисты говорят, что «мы не нуждаемся в принципе
Маха». Вот как не удивительно, каким-то хитрым боком этот принцип Маха вс
ё-таки заставляет о себе говорить снова и снова. И сейчас это связано в пе
рвую очередь с тем, о чём вы говорили. С тем, что в последние годы открыто ус
коренное расширение Вселенной.
И это ускоренное расширение Вселенной можно интерпретировать на самом
деле так, что космическая пустота на самом деле заполнена некоей энергие
й, обладающей антигравитационными свойствами. Причём заполнена по совр
еменным данным фактически на 70 процентов, то есть она превалирует. Мы живё
м в мире, состоящем из этой энергии космического вакуума.
Я хочу сказать, что если мы вернёмся ко времени создания общей теории отн
осительности, то мы увидим, что эта ситуация является не новой для общей т
еории относительности. На самой заре создания общей теории относительн
ости, когда Эйнштейн, пытаясь воплотить принцип Маха, создал геометричес
кую теорию гравитации, он начал искать, каким образом ему можно инерцион
ные свойства тел объяснить гравитирующим действием неких удалённых ма
сс.
И он быстро, очень быстро столкнулся с трудностями. Потому что эти массы, к
огда он их располагал на каком-то расстоянии, даже на очень большом, Ц он
и начинали динамически то расширяться, то сжиматься. И вдруг он заметил, ч
то, оказывается, в его теории есть некая свобода, туда можно добавить неки
й «лямбда-член» так называемый. Когда-то мой учитель и наш общий учитель
Яков Борисович Зельдович говорил, что это джин, выпущенный из бутылки, и д
олгое время никак его не могли обратить в ноль. Так вот, этот космологичес
кий член фактически является той самой энергией вакуума. Его можно интер
претировать как энергию пустоты. И если сейчас мы вернёмся обратно в 2003-й г
од и увидим, что вся Вселенная контролируется отрицательной энергией ва
куума, то мы должны сказать: «Так пустоты-то нет на самом деле». И Эйнштейн,
и, кстати, Де Ситтер, который впервые открыл Вселенную, заполненную такой
пустотой, он как раз и говорил: «Зачем вам эти удалённые массы, которые обе
спечивают инерцию, которая наконец разрешает спор между двумя наблюдат
елями, сидящими на двух шарах, так сказать?». Он говорил: «Вот есть энергия
пустоты Ц возьмите её…»
Я как раз некоторое время назад выдвинул такую как бы совсем крайнюю точ
ку зрения, что эта отрицательная энергия вакуума или «лямбда-член» долж
на не качественно, а количественно определять массу тел, массу элементар
ных частиц. Собственно, это реанимация принципа Маха на современном уров
не.
Наблюдения показывают, что нет пустоты. В том смысле, в котором она понима
лась в 19-м веке: Вселенная есть пустота, заполненная энергией. И последние
открытия, они, по-видимому, оставляют открытым и вопрос о том, так прав был
Мах или нет? Вот такая ситуация сейчас с этим делом.
А.П. В связи с этим «лямбда-членом» остаётся проблема. Ведь ква
нтовая теория предсказывает, что он должен быть очень большим, верно? А на
самом деле то, что наблюдается, очень малая величина. Почему это происход
ит? Это остаётся открытым вопросом.
В.Л. Вот прекрасное замечание. Да, есть противоречия на соврем
енном уровне. Как мы теперь понимаем, впервые пустоту начал заполнять Эй
нштейн, который хотел объяснить инерцию кривым пространством-временем.
Есть работы, где он просто пытался из кривизны пространства-времени пол
учить массу и инерцию, они были безуспешными. Но потом появилась новая на
ука, которая тоже начала заполнять пустоту, она появилась позже, это наук
а Ц квантовая механика.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29